Фізіологія серцевого м’яза
ПЛАН
1. Головні особливості будови серця
2. Фізіологічна характеристика міокарда
3. Робота серця як нагнітальної помпи
4. Механічні та звукові явища в серці
1. Головні особливості будови серця
У людини, як і інших ссавців, серце є чотирикамерним м’язовим органом, функція якого полягає) в ритмічному всмоктуванні крові (під час розслаблення стінок серцевих камер – дістоли) та нагнітанні її в кровоносну мережу під час систоли – скорочення камер серця. Серце кожної людини завбільшки з її кулак і формою нагадує конус.
Верхівка серця спрямована донизу, ліворуч і вперед, а основа - догори, праворуч і назад. Таким чином, довга вісь серця йде від його верхівки знизу догори, зліва направо і спереду назад (приблизно 12-13 см завдовжки). Найбільший поперечний розмір серця 9-10 см, а передньозадній – 6 –7 см. Маса чоловічого серця в середньому становить 300, а нічого – 200 г.
Розрізняють чотири поверхні серця (грудинно-реброву, діафрагмову, дві легеневі) і правий край. Грудинно-реброва (передня) поверхня випукла, торкається грудної стінки лише ділянкою верхівки. Діафрагмова (нижня) поверхня повністю прилягає до діафрагми, розташованої на щільній печінці, внаслідок чого ця поверхня серця сплощена. Легеневі поверхні зверхнені до легень. Правий край належить до стінки правого шлуночка.
На поверхні серця розташовані: вінцева борозна, на межі між передсердями та шлуночками, передня і задня між шлуночкові борозни. Дві останні борозни, які йдуть поздовжньо на межі між шлуночками. На верхівці серця переходять одна в одну, а згори (спереду і ззаду) сполучаються з вінцевою борозною серця (див. мал 190).
У серці є праве та ліве передсердя, які займають меншу частину серця біля його основи, і правий та лівий шлуночки, що становлять більшу його частину.
Передсердя розділені міжпередсердною перегородкою, а шлуночки – міжшлуночковою.
Праве передсердя своєю формою нагадує неправильний паралелепіпед, що має шість стінок. Верхня стінка – це місце впадіння, або пазуха, порожнистих вен. Тут з боку порожнини передсердя є два великих отвори верхньої та нижньої порожнистих вен, між якими розташований міжвенний горбок .
Задня, права й передня стінки правого передсердя утворені гребенястими м’язами. Лівою стінкою є міжпередсердна перегородка, на правій поверхні якої добре помітно овальну ямку з чітко відмежованим краєм – кантом овальної ямки. На місці ямки у плода відкритий овальний отвір, який, як правило, незабаром після народження заростає. На стику передньої і правої стінок порожнина передсердя продовжується в порожнисте праве вушко конічної форми. Від нижнього краю овальної ямки до нижньої ділянки отвору нижньої порожнистої вени тягнеться заслінка, завдяки якій у плода майже вся кров із нижньої порожнистої вени спрямовується через овальний отвір у ліве передсердя. Нижче заслінки на межі задньої та лівої стінок правого передсердя відкривається вінцева пазуха, що збирає венозну кров від більшості вен серця. З правого боку вічко вінцевої пазухи прикрите заслінкою вінцевої пазухи.
Таким чином, у праве передсердя несуть венозну кров верхня та нижня порожнисті вени і вінцева пазуха. Крім того, в праве передсердя впадає частина найменших вен серця (деякі з них випадають у інші камери серця. Нижня стінка правого передсердя зайнята широким правим передсердно-шлуночковим отвором, що веде до правого шлуночка.
Правий шлуночок дуже нагадує неправильну піраміду, основа якої спрямована догори, а верхівка – донизу. Стінки правого шлуночка порівняно тонкі (5-8 мм). Передня (груднинно-реброва) та задня (діафрагмова) поверхні розділені правим краєм. Ліва стінка утворена міжшлуночковою перегородкою дуже випнутою в порожнину правого шлуночка. Передній (звужений) відділ правого шлуночка утворює артеріальний конус, який вгорі переходить безпосередньо в легеневий стовбур.
Правий шлуночок має два отвори: правий передсердно-шлуночковий, розташований зверху, справа й позаду, і отвір легеневого стовбура.
Внутрішня поверхня шлуночка вкрита численними різнонаправленими перекладками, серед яких найбільше виділяється перекладково-крайова, що з’єднує перегородку з основою переднього о сосочкового м’яза. Між перекладками розташовані (іноді 2-4) конусоподібні *передній, задній і перегородкові) сосочкові м’язи, які вільно виступають у порожнину шлуночка.
Правий передсердно-шлуночоковий отвір має однойменний, або тристулковий, клапан, який складається з трьох стулок: передньої, задньої і перегородкової. До вільного краю кожної стулки фіксуються тонкі сухожилкові струни , які відходять від сосочкових м’язів. Ці струни під час систоли шлуночка тримають клапан щільно закритим.
Отвір легеневого стовбура також має однойменний клапан, який складається з трьох пів місяцевих (як накладні кишені) заслінок: передньої, правої та лівої. На середині вільного краю кожної пів місяцевої заслінки є вузлик завбільшки з макову зернину. Ці вузлики під час діастоли шлуночка сприяють щільнішому змиканню заслінок.Ліве передсердя зовні мало відрізняється від правого. Зсередини стінки лівого передсердя, на відміну від стінок правого, гладкі, за винятком невеликої ділянки поблизу лівого вушка. У дорзальному відділі верхньої стінки лівого передсердя відкриваються попарно (на деякій відстані один від одного) отвори правих і лівих легеневих вен. На нижній стінці лівого передсердя міститься лівий передсердно-шлуночоквий отвір, що веде в лівий шлуночок.
Лівий шлуночок нагадує піраміду, обернену основою догори. Передня і ліва відповідає легеневій поверхні) стінки лівого шлуночка є найпотужнішими стінками серця (товщина досягає 2 см). Права стінка лівого шлуночка утворена міжшлуночковою перегородкою, верхня третина якої перетинчаста, а нижні 2/3 – м’язова тканина.
У порожнині лівого шлуночка є численні м’ясисті перекладки, і як правило, ва (передній і задній) великих сосочкових м’язи. На основі, .тобто на верхній стінці лівого шлуночка, є два великих отвори: лівий преедсердно-шлуночоковий і праворуч від нього – отвір аорти.
Лівий передсердно-шлуночоковий отвір під час систоли закриває однойменний, або мі тральний, клапан, що складається з передньої та задньої стулок. До вільного краю кожної стулки фіксуються сухожилкові струни від переднього й заднього сосочкових м’язів.
Стінка серця складається з трьох оболонок: зовнішньої – епікарда, середньої – міокарда та внутрішньої – ендокарда. Вона має різну товщину, залежно від розвитку м’язової оболонки.
2. Фізіологічна характеристика міокарда
Структурною основою серця є міокард. Він має масу 250-300 г, у лівому шлуночку його товщина ≈ 20 мм, у правому - 5-8 мм, у передсердях - 2-3 мм.
М’язові волокна серцевого м’яза утворені клітинами - кардіоміоцитами. Вони мають довжину 120 мк, діаметр до 20 мк і наступні властивості:
1. Автоматизм - це здатність серця ритмічно скорочуватись під дією імпульсів, що виникають у самому серці. Автоматію серця забезпечують особливі його клітини - пейсмекери. Скупчення цих клітин знаходяться: 1) в області впадання порожнистих вен у праве передсердя (синусовий вузол); 2) в товщі міжпередсердної перегородки на межі передсердь і шлуночків (атріовентрикулярний вузол - АВ-вузол); 3) пучок Гіса; 4) ніжки Пуркін’є. Всі ці відділи мають різний рівень пейсмекерної активності: синусовий вузол генерує збудження з частотою ≈ 70 ім/хв - це головний водій серця; АВ-вузол - 40-50 ім/хв; пучок Гіса - 20-30 ім/хв і ніжки Пуркін’є практично не мають здатності до автоматизму.
Механізм автоматичного збудження (див. стор. 15).
2. Збудливість міокарда серця дещо відрізняється від збудливості скелетних м’язів, а саме: 1) більш високий поріг подразнення; 2) більш тривалий латентний і рефрактерний періоди; 3) завдяки нексусам (спеціальні з’єднання серцевих міоцитів) серце підкорюється закону «все або нічого», тобто кардіоміоцити або скорочуються всі, або жоден не реагує.
3. Рефрактерність міокарда характеризується своєю довготривалістю. Це необхідно для: 1) достатнього розслаблення серця і заповнення його кров’ю; 2)запобігання режиму тетанічного скорочення, що зробило б неможливою нагнітальну функцію серця.
4. Провідність. Збудження, що виникло в синусовому вузлі проводиться передсердями зі швидкістю 0,8-1 м/с, пучком Гіса і волокнами Пуркін’є 1,5 м/с, АВ-вузлом 0,02 м/с. При передачі збудження із передсердь на шлуночки відзначається його затримка в АВ-вузлі, оскільки тут міститься синапс із досить низькою збудливістю, для якого імпульси з передсердь є підпороговими, тому необхідний час для іншої сумації (0,12-0,18 с).
5. Скоротливість. Механізм скорочення міокарда аналогічний скелетним м’язам. Проте скоротливість міокарда має свої особливості: 1) скорочується поодинокими, але тривалими рухами; 2) скорочується весь міокард; 3) сила скорочення знаходиться в прямій залежності від розтягнення м’язових волокон - закон серця (чим більше розтягнуті м’язові волокна, тим більше утвориться кальцієвих містків, тим більшою буде сила скорочення).
Спортивне серце. Систематичні тренування, в першу чергу, тривалі біг, ходьба, пересування на лижах, їзда на велосипеді тощо, супроводжуються наступними змінами в серці: 1) біохімічними (посилюється обмін речовин, активність біологічних каталізаторів – ферментів, збільшуються запаси енергоресурсів); 2) морфологічними (збільшення порожнин і розмірів серця, ваги серця, зростає кількість міоглобіну, мітохондрій, спостерігаються гіпертрофія міокарда і розвиток капілярної сітки); 3) функціональними (зростають ударний і хвилинний об’єми кровотоку, розвивається брадикардія).
3. Робота серця як нагнітальної помпи
У судинах кров рухається завдяки градієнту тиску в напрямку від високого (шлуночки) до низького (передсердя).
Зміна станів скорочення (систоли) і розслаблення (діастоли) відділів серця, що повторюється циклічно, називається серцевим циклом. Він складається з трьох фаз:1. Систола передсердь (0,1с). Скорочення кардіоміоцитів призводить до перекриття отворів порожнистих вен і підвищенню тиску в передсердях (≈ 3-8 мм рт. ст.). Під тиском крові атріовентрикулярні клапани відкриваються і кров переходить до шлуночків (130-140 мл). Після цього розпочинається діастола передсердь (0,7 с).
2. Систола шлуночків (0,33 с) поділяється на два періоди: перший - напруження, другий - вигнання.
Період напруження починається із фази асинхронного скорочення. Першими скорочуються кардіоміоцити, які розташовані поруч із пейсмекерами. Тиск поступово підвищується, кров спрямовується до передсердь, що викликає закриття атріовентрикулярних клапанів. Оскільки тиск ще замалий, півмісяцеві клапани теж закриті, тому утворюється замкнена порожнина. Починається фаза ізометричного скорочення. Коли систолічний тиск стане більшим, ніж тиск в аорті (≈ 70-80 мм рт. ст.) і легеневій артерії (≈ 10-15 мм рт. ст.), тоді півмісяцеві клапани відкриваються і починається період вигнання крові.
Період вигнання крові (0,25 с) складається із фаз швидкого (0,12 с) і повільного (0,13 с) вигнання крові. Коли починається вигнання крові, то артерії не спроможні прийняти всю кров серця, тому тиск продовжує наростати і сягає величини 120-130 мм рт. ст. у лівому шлуночку, а в правому - до 20 мм рт. ст. Градієнт тиску між шлуночком і судиною сприяє швидкому викиду частини крові. Однак, через невелику пропускну спроможність судини переповнюються (в них до того ж вже була кров). Тепер тиск зростає вже в судинах. Градієнт тиску між шлуночками і судинами поступово зменшується і швидкість течії крові сповільнюється.
3. Загальна діастола (0,47 с). Коли тиск крові у судинах стає більшим, ніж у шлуночках, тоді кров починає рухатися до серця і зворотнім током закриває півмісяцеві клапани. Цей період називається продіастолічним. Після цього напруга спадає і настає ізометричний період розслаблення.
Наповненню передсердь кров’ю під час діастоли сприяють: 1) тиск крові у порожнистих венах; 2) присмоктувальна дія атриовентрикулярних клапанів, які під час систоли шлуночків зміщуються у напрямку до верхівки серця; 3) присмоктувальна дія грудної клітки, яка під час вдиху розширюється, тиск в ній падає, що сприяє руху крові до серця.
4. Механічні та звукові явища в серці
Під час роботи серця в ньому виникають механічні (верхівковий поштовх) і звукові (тони серця) явища.
Верхівковий поштовх. При кожній систолі у лівому п’ятому міжребер’ї по середньоключичній лінії протягом короткого часу з’являються випинання грудної стінки. Воно є наслідком переміщення верхівки серця в бік передньої стінки грудної клітки при зміні форми і об’єму серця в момент систоли.
Тони серця. Кожне скорочення серця супроводжується тонами.
Перший тон (систолічний) виникає в період скорочення серцевого м’яза. У його формуванні беруть участь три компоненти - клапанний (коливання стулок та сухожильних клапанів), м’язовий (вібрація стінок шлуночків у фазу ізометричного скорочення) і судинний (коливання початкового відділу аорти та легеневого стовбуру у фазу швидкого викидання крові). Систолічний тон - глухий, низький, протяжний.
Другий тон (діастолічний) зумовлений ударом стулок півмісяцевих клапанів одна об одну при їх закритті на початку діастоли, їх вібрацією, а також аорти та легеневого стовбуру.
Третій тон виникає внаслідок вібрації стінок шлуночків у фазу швидкого заповнення їх кров’ю, четвертий - при систолі передсердь і поверненні частини крові в передсердя, коли на початку систоли шлуночків атріовентрикулярні клапани ще відкриті.